c语言循环结构.ppt

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1、第六章,循环,C语言的重复语句用于设置循环。循环是重复执行其他语句的一种语句，循环中重复执行的语句就是循环体 C语句中，每个循环都有一个控制表达式。每次执行循环体时都要对控制表达式进行计算。如果表达式为真，也就是不为零，那么继续执行循环。,重复语句,C 提供三种循环语句:while语句：用于判定控制表达式在循环体执行之前的循环。do语句：用于判定控制表达式在循环体执行之后的循环。for语句：对于自增或自减计数变量的循环十分方便。,重复语句,使用while语句是最简单、最基本的设置循环方法。While语句格式如下：while(表达式)语句表达式即为控制表达式；语句则是循环体。,while语句,w

2、hile语句示例：while(i n)/*控制表达式*/i=i*2;/*循环体*/执行while语句时，首先计算控制表达式的值。如果值不为零（真），那么执行循环体，接着再次判定表达式。这个过程持续进行直到最终控制表达式的值变为零。,while语句,while语句示例：计算大于或等于数n的最小的2次幂：i=1;while(i n)i=i*2;设n为10时，下面跟踪显示了while语句执行情况：i=1;i现在值为1.i n成立吗?是，继续。i=i*2;i现在为2.i n成立吗?是，继续。i=i*2;i现在为4。i n成立吗?是，继续。i=i*2;i现在为8。i n成立吗?是，继续。i=i*2;i现

3、在为16。i n成立吗?不成立，退出循环。,while语句,虽然循环体必须是单独的一条语句，但这只是个技术问题。如果需要多条语句，那么只要用一对大括号构造成单独一条复合语句就可以了：while(i 0)printf(T minus%d and countingn,i);i-;即使没有严格要求的时候，一些程序员始终使用大括号括住循环体：while(i n)i=i*2;,while语句,下面的语句显示一串“倒数计数”信息：i=10;while(i 0)printf(T minus%d and countingn,i);i-;整个过程持续到显示信息为“T minus 1 and counting”。

4、,while语句,关于while语句的一些讨论：在while循环终止时，控制表达式的值为假。因此，当通过表达式i 0控制循环终止时，i必须是小于或等于0的。可能根本不执行while循环体。因为控制表达式是在循环体执行之前进行判定。while语句常常可以有多重写法。更加简明的递减计数循环如下：while(i 0)printf(T minus%d and countingn,i-);,while语句,如果控制表达式的值始终是非零值的话，while语句将无法终止。C语句程序员有时故意用非零常量作为控制表达式来构造无限循环：while(1)除非循环体含有跳出循环控制的语句(break,goto,ret

5、urn)或调用了导致程序终止的函数，否则上述这种形式的while语句将永远执行下去。,无限循环,程序square.c用一个while语句显示平方值表格。用户指定平方值表格的行数：This program prints a table of squares.Enter number of entries in table:5 1 1 2 4 3 9 4 16 5 25,程序：显示平方值的表格,square.c/*Prints a table of squares using a while statement*/#include int main(void)int i,n;printf(This

6、 program prints a table of squares.n);printf(Enter number of entries in table:);scanf(%d,程序sum.c 对用户输入的整数数列求和：This program sums a series of integers.Enter integers(0 to terminate):8 23 71 5 0The sum is:107程序需要使用循环，循环采用scanf函数读取用户输入数，然后再把这个数加到运算的总和中。,程序：数列求和,sum.c/*Sums a series of numbers*/#include

7、int main(void)int n,sum=0;printf(This program sums a series of integers.n);printf(Enter integers(0 to terminate):);scanf(%d,例6.3 求1到100的和学生练习,运行结果：5050,例6.2 求1到100的和#include void main()int i，sum=0;i=1;while(i=100)sum=sum+i;i+;printf(%dn，sum);,说明：(1)循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括弧括起来，以复合语句形式出现.(2)在循环体中应有使循环趋向于

8、结束的语句。,运行结果：5050,do语句的一般格式如下：do 语句 while(表达式);执行do语句时，先执行循环体，再计算控制表达式的值。如果表达式的值非零，那么再次执行循环体，然后再次计算表达式的值。,do语句,使用do语句重写前面的“倒数计数”程序：i=10;do printf(T minus%d and countingn,i);-i;while(i 0);do语句和while语句没有本质的区别。唯一的不同在于do语句的循环体至少会被执行一次。,do语句,最好对所有的do语句都使用大括号包括循环体，因为没有大括号的do语句很容易被误认为是while语句：do printf(T mi

9、nus%d and countingn,i-);while(i 0);粗心的读者可能会把单词while误认为是while语句的开始。,do语句,while(i=100),例6.3 求1到100的和,运行结果：5050,例6.3 求1到100的和#include void main()int i，sum=0;i=1;do sum=sum+i;i+;while(i=100);printf(%dn，sum)；,运行结果：5050,程序numdigits.c 计算用户输入的整数的位数：Enter a nonnegative integer:60The number has 2 digit(s).方法是

10、将将用户输入的整数反复除以10，直到结果变为0，除的次数就是用户输入整数的位数。do语句比while语句更适合，因为每个整数，即便是0都至少有一位数字。,程序：计算整数的位数,numdigits.c/*Calculates the number of digits in an integer*/#include int main(void)int digits=0,n;printf(Enter a nonnegative integer:);scanf(%d,for语句适合应用在使用“计数”变量的循环中，然而它也灵活用于许多其他类型的循环中。for语句的一般格式如下：for(表达式1;表达式2

11、;表达式3)语句表达式1、表达式2和表达式3全都是表达式。示例：for(i=10;i 0;i-)printf(T minus%d and countingn,i);,for语句,for语句的执行流程for(表达式1;表达式2;表达式3)语句;,for语句,for语句和while语句关系紧密。除了极少数情况，for循环总可以等价替换为while循环：表达式1;while(表达式2)语句 表达式3;表达式1是在循环开始执行前，只执行一次的初始化步骤。,for语句,表达式2控制用于控制循环的终止(循环持续执行，只要表达式2的值非零）。表达式3是在每次循环的最后被执行的一个操作。按照这种模式，上面的f

12、or循环可以改写为如下的while循环：i=10;while(i 0)printf(T minus%d and countingn,i);i-;,for语句,研究等价的while语句有助于更好地理解for语句。例如，假设把先前for循环示例中的i-替换为-i：for(i=10;i 0;-i)printf(T minus%d and countingn,i);等价的while循环显示上述的替换对循环没有任何影响：i=10;while(i 0)printf(T minus%d and countingn,i);-i;,for语句,由于for语句中的第一和第三表达式都是以语句的方式执行的，所以它们的

13、值互不相关它们有用仅仅是因为有副作用。所以，这两个表达式常常是赋值表达式或自增/自减表达式。,for语句,for语句对于“向上加”（变量自增）或“向下减”（变量自减）的循环来说是最好的选择。对于向上加或向下减共有n次的情况，for语句经常会采用下列形式中的一种。从0向上加到n1：for(i=0;i=0;i-)从n向下减到1：for(i=n;i 0;i-),for语句惯用法,常见语句错误：在控制表达式中用(反之亦然）。“向上加”使用或=运算符。在控制表达式中使用=代替,或=。编写的控制表达式用i=n代替in，会产生“循环次数差一次”错误。,for语句惯用法,C语言允许省略任意或全部的表达式。如果

14、省略第一个表达式，那么在执行循环前没有初始化的操作：i=10;for(;i 0;-i)printf(T minus%d and countingn,i);如果省略第三个表达式，那么循环体需确保第二个表达式的值最终会变为假：for(i=10;i 0;)printf(T minus%d and countingn,i-);,在for语句中省略表达式,当第一和第三表达式都省略时，for循环与while循环没有任何区别：for(;i 0;)printf(T minus%d and countingn,i-);等价于while(i 0)printf(T minus%d and countingn,i-)

15、;while语句的形式更清楚，因此更可取。,在for语句中省略表达式,如果省略第二个表达式，那么它默认为真，因此for语句不会终止（除非以某种其他形式停止）。例如：某些程序员用下列的for语句建立无限循环：for(;),在for语句中省略表达式,C99中，for语句的第一个表达式能被替换为一个声明（定义）。这个特性允许程序员在for循环中定义变量：for(int i=0;i n;i+)这样，变量i不需要在for循环前定义。,C99中的for语句,在for语句中定义的变量不能在循环体外访问，即在循环外不可见）：for(int i=0;i n;i+)printf(%d,i);/*legal;i i

16、s visible inside loop*/printf(%d,i);/*WRONG*/,C99中的for语句,让for语句定义自己的循环控制变量通常是个好的做法，方便且让程序易于理解。当然，如果程序需要在循环结束后访问这样的变量，那么就需要采用for语句常规的方式。for语句可以定义多个相同类型的变量：for(int i=0,j=0;i n;i+),C99中的for语句,有时，for语句可能需要多个初始表达式，或在每次循环时一次对几个变量进行自增（减）操作。可以在for语句的第一和第三表达式中使用逗号表达式实现这些想法。逗号表达式具有如下形式：表达式1,表达式2这里表达式1和表达式2可以是

17、任意两个表达式。,逗号运算符,逗号表达式的计算分两步实现：第一，计算表达式1并丢弃计算结果。第二，计算表达式2并将计算结果作为整个逗号表达式的结果。计算表达式1始终是有意义的。当计算逗号表达式+i,i+j,i先自增，然后计算i+j假设，变量i和j的值分别为1和5，那么上面逗号表达式的值为7，而i的值将自增为2。,逗号运算符,逗号运算符是左结合性的，所以编译器把下列表达式：i=1,j=2,k=i+j解释为：(i=1),(j=2),(k=(i+j)即左边的操作先于右边的执行，这样表达式i=1,j=2,和k=i+j 将从左到右执行。,逗号运算符,逗号运算符允许将两个或多个表达式黏贴成一个表达式。在后

18、面章节中我们会看到某些定义将从逗号运算符中受益。for语句是唯一除上述之外还可以发现逗号运算符的地方。例如：for(sum=0,i=1;i=N;i+)sum+=i;利用附加的逗号运算符，for语句可以初始化两个及以上的变量。,逗号运算符,程序square.c(Section 6.1)可以通过将while循环转化为for循环的方式进行改进：,程序：显示平方值表格（改进版）,square2.c/*Prints a table of squares using a for statement*/#include int main(void)int i,n;printf(This program pr

19、ints a table of squares.n);printf(Enter number of entries in table:);scanf(%d,C语言对控制循环行为的三个表达式没有加任何限制。虽然这些表达式通常对同一个变量进行初始化、判定和更新，但是不要求它们之间以任何方式进行相互关联。程序square3.c 等价于square2.c，但是包含一个for语句，它初始化一个变量(square),判定另一个变量(i),并对第三个变量(odd)进行自增操作。for语句这种极大的灵活性有时是十分有用的，但是原始的程序无疑更加清晰。,程序：显示平方值表格（改进版）,square3.c/*Pr

20、ints a table of squares using an odd method*/#include int main(void)int i,n,odd,square;printf(This program prints a table of squares.n);printf(Enter number of entries in table:);scanf(%d,通常循环的退出点是在while或for循环体之前，或do循环体之后。使用break语句可以在循环体中间设置退出点，甚至设置多个退出点。,退出循环,break语句能够把程序控制从switch语句中转移出来，而且还可以用于跳出wh

21、ile、do或for循环。可以编写一个循环用于测试一个数是否是素数，只要发现一个约数就用break语句终止循环：for(d=2;d n;d+)if(n%d=0)break;,break语句,在循环终止后，可以用if语句来确定是提前终止（即n不是素数）还是正常终止（n是素数）：if(d n)printf(%d is divisible by%dn,n,d);else printf(%d is primen,n);,break语句,break语句特别适合退出点在循环体中间，而不是循环体之前或之后的循环。例如，用于读入用户输入并且在遇到特殊输入值时终止的循环：for(;)printf(Enter a

22、 number(enter 0 to stop):);scanf(%d,break语句,break语句把程序控制从最内层封闭的while、do、for或switch语句中转移出来。当这些语句出现嵌套时，break语句只能跳出一层嵌套：while()switch()break;break语句从switch语句中转移出程序控制，但没有从while循环中转移出来。,break语句,continue语句与break语句类似：break语句把程序控制转出循环体。continue语句把程序控制转移到循环体结束之前的一点。break语句使程序控制跳出循环，continue语句把程序控制留在循环体内。brea

23、k语句和continue语句的另一个区别：break语句可以在用于switch语句和循环中，而continue语句则只能用在循环中。,continue语句,使用continue语句的循环示例：n=0;sum=0;while(n 10)scanf(%d,/*continue jumps to here*/,continue语句,不用continue语句的相同循环示例：n=0;sum=0;while(n 10)scanf(%d,continue语句,例6.5学生读程#include void main()int n;for(n=100;n=200;n+)if(n%3=0)continue;prin

24、tf(%d，n);,说明：当n能被3整除时，执行continue语句，结束本次循环(即跳过printf函数语句)，只有n不能被3整除时才执行printf函数。,例6.5把100200之间的不能被3整除的数输出。#include void main()int n;for(n=100;n=200;n+)if(n%3=0)continue;printf(%d，n);,说明：当n能被3整除时，执行continue语句，结束本次循环(即跳过printf函数语句)，只有n不能被3整除时才执行printf函数。,goto语句能跳转到函数中任何有标号的语句处。标号是放置在语句开始处的标识符：标识符：语句一条语

25、句可以有多个标号。goto语句格式如下：goto 标识符;执行语句 goto L，把程序控制转移到标号L后的语句上，转移目标语句必须与goto语句在同一个函数中。,goto语句,如果C语言没有break语句，goto语句可以用于退出循环：for(d=2;d n;d+)if(n%d=0)goto done;done:if(d n)printf(%d is divisible by%dn,n,d);else printf(%d is primen,n);,goto语句,goto语句在日常的C语言编程中很少用到。break、continue和return 等语句本质上都是受限制的goto语句，它们和

26、exit函数一起足够应付其他编程语言中大多数goto语句的情况。尽管如此，goto语句偶尔还是很有用的。,goto语句,考虑从包含switch语句的循环中退出的问题。break语句不会产生期望的效果：它可以跳出switch语句，但是无法跳出循环。goto语句可以解决这个问题：while()switch()goto loop_done;/*break wont work here*/loop_done:goto语句在需要从嵌套的多层循环中转出时还是很有用。,goto语句,例6.1 用if语句和goto语句构成循环void main()int i，sum=0;i=1;loop:if(i=100)s

27、um=sum+i;i+;goto loop;printf(%dn，sum);,说明：这里用的是“当型”循环结构，当满足“i=100”时执行花括弧内的循环体。,运行结果：5050,许多简单的交互式程序都是基于菜单的，它们向用户显示可供选择的命令列表。一旦用户选择了某条命令，程序就执行相应的操作，然后提示用户输入下一条命令。这个过程一直会持续到用户选择“退出”或“停止”命令。这类程序的核心显然是循环。for(;)提示用户输入命令;读入命令;执行命令;,程序：账本结算,执行这个命令将需要switch语句（或级联式if语句）for(;)提示用户输入命令;读入命令;switch(command)case

28、 命令1:执行操作1;break;case 命令2:执行操作2;break;.case 命令n:执行操作n;break;default:显示错误信息;break;,程序：账本结算,程序checking.c用这种循环来维护账本的余额程序将为用户提供选择菜单：刷新帐户余额，往帐户上存钱，从帐户上取钱，显示当前余额，退出程序。,程序：账本结算,*ACME checkbook-balancing program*Commands:0=clear,1=credit,2=debit,3=balance,4=exitEnter command:1Enter amount of credit:1042.56E

29、nter command:2Enter amount of debit:133.79Enter command:1Enter amount of credit:1754.32Enter command:2Enter amount of debit:1400Enter command:2Enter amount of debit:68Enter command:2Enter amount of debit:50Enter command:3Current balance:$1145.09Enter command:4,程序：账本结算,checking.c/*Balances a checkboo

30、k*/#include int main(void)int cmd;float balance=0.0f,credit,debit;printf(*ACME checkbook-balancing program*n);printf(Commands:0=clear,1=credit,2=debit,);printf(3=balance,4=exitnn);for(;)printf(Enter command:);scanf(%d,case 1:printf(Enter amount of credit:);scanf(%f,语句可以为空，即除了末尾的分号外什么符号也没有。下面一行代码包含三条

31、语句：i=0;j=1;空语句主要有一个好处：编写空循环体的循环。,空语句,考虑下面寻找素数的循环：for(d=2;d n;d+)if(n%d=0)break;如果把条件n%d=0移到循环控制表达式中，那么循环体将会为空：for(d=2;d n 为了避免混淆，C程序员习惯性地把空语句单独放置一行。,空语句,不小心在if、while或for语句放置了分号形成空语句会造成上述语句的提前结束。例1:if(d=0);/*WRONG*/printf(Error:Division by zeron);函数调用printf不在if语句中，所以无论d的值是否等于0都会执行该函数。例2:i=10;while(i

32、0);/*WRONG*/printf(T minus%d and countingn,i);-i;while圆括号后多余的分号（空语句）造成无限循环。,空语句,例3:i=11;while(-i 0);/*WRONG*/printf(T minus%d and countingn,i);循环体在循环终止后只执行一次；显示信息如下：T minus 0 and counting例4:for(i=10;i 0;i-);/*WRONG*/printf(T minus%d and countingn,i);同样，循环体只执行一次，并显示相同的信息。,空语句,循环的嵌套,一个循环体内又包含另一个完整的循环结

33、构 称为循环的嵌套。内嵌的循环中还可以嵌套 循环，这就是多层循环。三种循环(while循环、do-while循环和for循 环)可以互相嵌套。,循环的嵌套,下面几种都是合法的形式：(1)while()(2)do(3)for(;)while()do for(;)while();while();,循环的嵌套,(4)while()(5)for(;)(6)do do while()for(;)while()while(),循环嵌套的难点,循环嵌套中，每层循环的进行都有相应的控制机制（比如循环变量）。但是在某一层x中，可能会使用甚至改变另一层y的控制机制（比如在x层中引用甚至修改y层的循环变量的值），这

34、是造成多层循环难以理解的重要原因。,循环嵌套的难点,例：int main()int i,k,s=0;for(i=1;i=10;i+)for(k=1;k=i;k+)s+=k;printf(%d,s);此程序的作用是什么？打印的结果是？,循环嵌套的难点,例：int main()int i,k,s=0;for(i=1;i=10;i+)for(k=1;k=i;k+)if(k%2=0)i+;s+=k;printf(%d,s);此程序的作用是什么？打印的结果是？,程序设计：算法 vs 数学建模,例：使用循环，在屏幕上打印如下图案：*,效果：,程序设计：算法 vs 数学建模,分析：1.将图形放入笛卡尔坐标系

35、（即建模）,坐标平移,程序设计：算法 vs 数学建模,2.得到数学模型：,打印星号,程序设计：算法 vs 数学建模,3.用数学不等式来描述打印星号区域：（1）写出四条边线的方程(也可先不平移坐标，写出原方程后再平移)：(x-3)+(y+3)=3,-(x-3)+(y+3)=3,-(x-3)-(y+3)=3,(x-3)-(y+3)=3（2）统一描述为：|x-3|+|y+3|=3（3）故可描述打印星号区域为：|x-3|+|y+3|3,程序设计：算法 vs 数学建模,由此得到本程序核心算法的描述：if(当前光标处于|x-3|+|y+3|3 的区域中)打印*;else 打印空格;,程序设计：算法 vs

36、数学建模,完整程序如下#include/*程序中要使用求绝对值函数fabs()，需包含此头文件*/int main()int x,y;for(y=0;y=-6;y-)/*此循环用于处理行*/for(x=0;x=6;x+)/*此循环用于处理某行中的各列*/if(fabs(x-3)+fabs(y+3)=3)/*在y行x列中，坐标满足本条件则打印星号，否则打空格*/printf(*);else printf(“”);/*可尝试将此处换成打印减号，结果更直观*/printf(n);/*每处理完一行，需换行*/,程序设计：算法思想描述*,例：输入一个英文句子，以句号.结束，计算其中包含多少单词（假设除句

37、号外输入的字符均为英文字母或者空格）。分析：把句子看成是由字母序列和空格序列（单词间可能有多个空格）交替组成的一个字符串。程序处理的方式，是对句子中的所有字符进行逐一扫描（可以想象成有一个扫描头，不断地扫描句子中的每个字符），然后在这个过程中判定单词的出现，如出现则把计数变量加1。在编制程序前，先思考如何描述这个扫描的过程？方法：使用状态转移图（或称状态机）：,“1”代表当前扫描头“位于字母串中”这一状态；“0”代表当前扫描器“位于空格串中”这一状态。当“扫描到字母”事件或者“扫描到空格”事件发生时，扫描头的状态会被改变，如图箭头所示。,程序设计：算法思想描述*,我们关心的是当处于状态0时，“

38、扫描到字母”事件发生的情况。这个时候意味着什么？之前扫描到的是空格，现在是个字母，即意味着扫描到了一个单词的开头！所以此时，计数变量加1。,程序设计：算法思想描述*,程序实现：除了定义一个变量用于存放输入的字符外，还需定义两个变量：一个用于描述状态，另一个即计数变量，用于存放单词个数。,程序设计：算法思想描述*,程序：#include int main(void)int status=0,num=0;char k;while(k=getchar()!=.)if(k=)status=0;else if(status=0)status=1;num+;printf(num=%d.n,num);,程序设计：算法思想描述*,